中遠紅外波段包含了兩個重要的大氣窗口3-5μm和8-13μm波段,很多氣體的特征吸收峰都在這個波段,如NO、CO、CO2、NH3、SO2、SO3等,還有一些人體疾病如糖尿病、、胸、肺、精神疾病等特征氣體的吸收譜線也處于此波段,如圖4。不同氣體的特征吸收峰基于QCL的檢測系統(tǒng),具有體積小、檢測速度快、精確度高等特點,可以廣泛的應用在環(huán)境檢測、痕量氣體檢測、醫(yī)療診斷等方面,基于QCL的氣體檢測系統(tǒng)是QCL重要的應用之一,如氣體檢測系統(tǒng)如圖5。相比于傳統(tǒng)的氣體檢測技術(shù)(電化學檢測、氣相色譜分析、紅外LED),量子級聯(lián)激光器在氣體檢測的優(yōu)勢如下:1、量子級聯(lián)激光器具有很窄的光譜線寬,可以獲得氣體分子、原子光譜線中精細結(jié)構(gòu),因此基于量子級聯(lián)激光器的氣體檢測系統(tǒng)分辨率要遠高于其他光譜檢測方法,而且系統(tǒng)中不需要分光器件,可以通過調(diào)諧QCL的波長,就可在光電探測器中直接得到其吸收光譜。2、QCL的光束質(zhì)量好,其出射光的發(fā)散角小,可以利用光的反射來設(shè)計光學長程池從而增加系統(tǒng)的吸收光程,進而就可以提高系統(tǒng)的靈敏度,這對于低濃度的氣體檢測十分有效。 QCL有著非常重要的用途,高精度痕量氣體傳感、自由空間光通信、定向紅外干擾等。青海二氧化碳QCL激光器型號
中紅外溫室氣體激光器在環(huán)境監(jiān)測和氣候變化研究中正發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用,隨著全球?qū)厥覛怏w減排的日益重視,市場對高效、精確的氣體檢測設(shè)備的需求也在不斷攀升。中紅外溫室氣體激光器憑借其的性能和技術(shù)優(yōu)勢,已經(jīng)成為這一領(lǐng)域不可或缺的重要工具。首先,這種激光器能夠精確檢測諸如二氧化碳、甲烷等主要溫室氣體,其高靈敏度和選擇性使其在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)排放評估以及城市空氣質(zhì)量檢測等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。各國和企業(yè)逐步加強對溫室氣體排放的監(jiān)管,推動了中紅外溫室氣體激光器的廣泛應用,比如在城市的空氣質(zhì)量監(jiān)測中,這些激光器可以實時提供數(shù)據(jù),使得相關(guān)部門能夠及時采取措施,改善空氣質(zhì)量,保護民眾的健康。其次,技術(shù)的不斷進步為中紅外溫室氣體激光器的性能提升提供了新的可能。近年來,激光技術(shù)的創(chuàng)新使得這些設(shè)備在體積、功耗和成本方面得到了改善。例如,采用新型材料和工藝,使得激光器的體積更加小巧,便于攜帶和部署,同時降低了生產(chǎn)和維護成本。這一趨勢不僅降低了使用門檻,也使得中紅外溫室氣體激光器能夠在更多的應用場景中發(fā)揮作用,滿足市場對靈活性和便攜性的需求,甚至可以應用于野外勘測和移動監(jiān)測等場合。 云南N2OQCL激光器公司TDLAS利用半導體激光器的波長調(diào)諧特性,可獲得待測氣體特征吸收峰的吸收光譜,對氣體定量的分析。
QCL激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL(上圖)、DFB-QCL(中圖)和ECqcL(下圖)。增益介質(zhì)顯示為灰色,波長選擇機制為藍色,鍍膜面為橙色,輸出光束為紅色。1.**簡單的結(jié)構(gòu)是F-P腔激光器(FP-QCL)。在F-P結(jié)構(gòu)中,切割面為激光提供反饋,有時也使用介質(zhì)膜以優(yōu)化輸出。2.第二種結(jié)構(gòu)是在QC芯片上直接刻分布反饋光柵。這種結(jié)構(gòu)(DFB-QCL)可以輸出較窄的光譜,但是輸出功率卻比FP-QCL結(jié)構(gòu)低很多。通過**大范圍的溫度調(diào)諧,DFB-QCL還可以提供有限的波長調(diào)諧(通過緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍,或者通過快速注進電流加熱調(diào)諧獲得2~3cm-1的范圍)。3.第三種結(jié)構(gòu)是將QC芯片和外腔結(jié)合起來,形成ECqcL。這種結(jié)構(gòu)既可以提供窄光譜輸出,又可以在QC芯片整個增益帶寬上(數(shù)百cm-1)提供快調(diào)諧(速度超過10ms)。由于ECqcL結(jié)構(gòu)使用低損耗元件,因此它可在便攜式電池供電的條件下高效運作。
當紅外輻射的能量與氣體分子振動躍遷所需的能量相匹配時,氣體分子會吸收特定波長的紅外光,導致透過光的強度減弱,從而形成特征吸收峰。輻射光子的能量與分子振動躍遷的能量差相等。l分子振動伴隨偶極矩的變化(紅外活性)。分子在紅外光譜中表現(xiàn)出基頻、倍頻和組合頻吸收峰。l每種氣體分子具有獨特的紅外吸收譜帶,這種特征吸收峰可以用來識別氣體種類。絕大多數(shù)氣態(tài)化學物質(zhì)在中紅外光譜區(qū)(≈2-25μm)都顯示出基本的振動吸收帶,這些基本帶對光的吸收提供了一種幾乎通用的檢測手段。光學技術(shù)的主要特征是對痕量氣體的非侵入式原位檢測能力。目前中紅外激光在定量痕量氣體檢測中的應用必將代替近紅外成為下一代高精度的選擇。進入21世紀全球環(huán)境問題日益突出,各國都在在努力減少溫室氣體排放。二氧化碳(CO2)通常被稱為溫室氣體,但其他使全球環(huán)境惡化的氣體還包括二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)。此外,在氣體泄漏檢測和性氣體的集中監(jiān)控是預防災難中激光法可以采取有效報警措施從而可以避免風險于災難之前。激光吸收光譜法是檢測微量氣體的方法之一。它使用分布式反饋激光二極管(DFB-LD)檢測某種氣體,該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長。 可調(diào)諧激光器的廣波長調(diào)諧能力和高精度控制特性,使其在多個領(lǐng)域具有巨大的應用潛力。
TDLAS技術(shù)具有高靈敏度、高光譜分辨率、快速響應等優(yōu)點,廣泛應用于氣體的痕量探測。利用氣體吸收譜線隨溫度、氣壓等因素變化的特性,該技術(shù)可實現(xiàn)對氣體體系溫度、濃度、速度和流量等參數(shù)的測量。無干擾、低價、可小型化等是TDLAS技術(shù)的主要優(yōu)點。我們致力于發(fā)展高速(微秒級)、高靈敏(ppb級)、可攜帶式的基于可調(diào)諧半導體激光器的氣體測量技術(shù)方法,拓展在航空航天、石油化工和燃燒等領(lǐng)域的應用。調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)是激光氣體分析儀**常用的技術(shù)之一。其工作原理如下:激光光源:使用調(diào)諧半導體激光器作為光源,能夠在特定的窄波段范圍內(nèi)快速調(diào)諧激光波長,精確匹配待測氣體的吸收峰。氣體吸收過程:激光器發(fā)射的窄帶單色激光穿過待測氣體樣品。由于特定氣體分子在特定波長處具有吸收峰,部分激光能量被吸收,導致光強度減弱。探測器測量:激光通過氣體后,剩余的激光光強被探測器接收。探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號,測量激光強度的衰減。信號處理與濃度計算:分析儀通過計算吸收光譜的強度和形狀,使用朗伯-比爾定律(Beer-LambertLaw)來推導出氣體的濃度。TDLAS技術(shù)的高分辨率和高靈敏度使其能夠準確檢測低濃度的氣體。 DFB激光器能避免其他背景氣體的交叉干擾,使檢測系統(tǒng)具有較好的測量精度。青海二氧化碳QCL激光器型號
在工業(yè)污染分析中,QCL的快速響應和高靈敏度使其能夠?qū)崟r監(jiān)測煙塵顆粒的組成和濃度。青海二氧化碳QCL激光器型號
在工業(yè)檢測方面,量子級聯(lián)激光器以其小型化和集成化的設(shè)計,完美適應了現(xiàn)代工業(yè)的需求。它能夠以更低的能耗和更小的體積完成復雜的檢測任務(wù)。這對于降低企業(yè)的運營成本,提高生產(chǎn)效率,具有重要的推動作用。許多企業(yè)通過引入量子級聯(lián)激光器技術(shù),成功減少了設(shè)備占用空間,并提升了生產(chǎn)線的自動化程度。綜合來看,量子級聯(lián)激光器憑借其高效、靈活和經(jīng)濟的特性,正逐步改變各行各業(yè)的技術(shù)格局。無論是在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療成像還是工業(yè)檢測領(lǐng)域,量子級聯(lián)激光器都為客戶提供了切實可行的解決方案,幫助企業(yè)提高效率、降低成本,從而在競爭激烈的市場環(huán)境中脫穎而出。隨著技術(shù)的不斷進步和應用范圍的擴大,量子級聯(lián)激光器的未來將更加光明,值得行業(yè)內(nèi)外的共同關(guān)注。 青海二氧化碳QCL激光器型號